重庆涪陵页岩气田隐藏在 石缝中 的绿色新能源
摘 要：在焦石坝地区的固井质量评价过程中，出现了海相碳酸盐岩快速地层、高密度油基钻井液、低密度水泥浆等复杂情形，需要深入分析测井资料信息和地层的地球物理特性，以便研究不同情况的形成机理，从而给出更为合理的固井解释评价结果。
关键词：固井质量评价；声波变密度测井；高密度油基钻井液；低密度水泥浆
焦石坝区块位于四川盆地川东高陡褶皱带。由于开采的需要，高温高压的深部钻探增多，水平井大幅度增加，加之低压易漏地层的出现和水平井段长、斜度大等情况对固井水泥浆体系和测井仪器的影响，形成了一些复杂情形的固井质量评价问题。
目前，国内外用于固井质量评价方法主要有声幅-变密度测井技术、扇区水泥胶结测井技术、环井周超声波测井技术、水泥评价测井技术和套后成像测井技术。焦石坝工区页岩气井水平段固井质量检测主要采用声幅-变密度测井和八扇区水泥胶结测井方法。
1 固井质量评价原理
固井质量评价是基于声波变密度测井资料和八扇区水泥胶结测井资料对水泥胶结的声波反映。
1.1 声波变密度测井（CBL-VDL）
声波变密度测井需测量经由套管、水泥环、地层传来的声波幅度，并根据时间刻度将声波信号转化为相应的灰度信息形成VDL变密度图，并根据灰度图确定一、二界面的胶结情况。
1.2 八扇区水泥胶结测井（RIB）
RIB八扇区水泥胶结测井仪是声波测井仪，接收探头测出不同方位8条声波幅度曲线，每条曲线显示45度张开角内水泥胶结情况，由于探头距信号发生器只有18英寸，因此，仪器很容易检测出水泥胶结微环中存在的细小问题。利用RIB可以形象、直观地分辨水泥环向、纵向的胶结不均匀性。
2 固井质量评价中的复杂情形
2.1 海相碳酸盐岩快速地层
焦石坝区块上部地层是以致密灰岩、云质灰岩为主，为碳酸盐岩地层，地层骨架声波时差为≤50μs/ft，而套管声波时差为50μs/ft，因此声波在快速地层中的传播速度大于套管的声波传播速度，在记录采样中地层波首波到达时间与套管波基本相同或超前，使得套管波与地层波相互叠合，表现为声波幅度值增大和变密度波形的重叠。一方面，单以声波幅度大小来评价一界面固井质量，由于声幅曲线受到了快速地层的影响，会造成固井质量的错误判断。另一方面波形的重叠也不能正确识别套管波和地层波，针对这点国内一些学者也提出了自己的解决方法。
苏远大等[1]通过研究发现套管波、快速地层、慢速地层频率特性差别较大；在频域内计算套管波能量能有效消除快速地层对固井一界面评价的影响。针对复杂岩性地层的二界面固井质量评价，结合现场变密度测井资料研究发现，地层波能量不仅反映固井二界面胶结情况且受地层声速的严重影响，即一、二界面水泥完全胶结时地层波能量和声波时差存在一定的指数关系。地层波能量和声波时差的关系，可作为定性评价二界面固井质量的参考。
2.2 高密度油基钻井液
頁岩气开发的前期为抑制页岩水化膨胀、维护井壁稳定，在水平段钻进过程均采用高密度油基钻井液。井筒充满油基钻井液，这些含有钻屑的油基钻井液会牢牢粘附在井壁和套管壁上，亲油性溶液无法与水泥很好固结，为了保证固井质量，会在固井前用前置液清洗和冲刷，将亲油性的井壁和套管壁反转为亲水性的井壁和套管壁。通过多口井固井资料的研究，固井前洗井不彻底，套管壁上残留的油膜造成水泥浆和套管壁不能够完全胶结，导致水泥环与套管间、地层存在微环隙，会进一步影响到固井质量评价。
2.3 低密度水泥浆
焦石坝地区地层复杂，在砂泥岩剖面、水平段长封固井段中，为了防止低压、易漏地层发生固井漏失和油气上窜，普遍采用了低密度水泥浆固井技术。采用低密度水泥固井，影响固井质量评价标准的主要因素是低密度水泥的声耦合比高密度水泥的声耦合差，进行声波变密度测井时，套管首波幅度值增大，按常规水泥固井质量评价标准对低密度固井质量评价，会造成错误的结果。
根据章成广等[2]通过数值模拟的方法研究出低密度水泥与固井的规律并采用校正图版和校正公式以此改进低密度水泥浆固井时的质量评价。
3 复杂情况综合评价方法
3.1 快速地层
3.1.1 一、二界面胶结良好
当一、二界面胶结好时，基于快速地层的特性，地层波比套管波提前达到接收器，在变密度波形图上清晰显示出地层波前置的情况，由于接收到的声能增加，声波幅度和RIB三条声幅值均有增加，故不能采用相对幅度值法来评价一界面。但通过八扇区声波胶结图的显示及变密度波形中清晰辨认出的地层波信号，可用来评价一、二界面固井质量。
3.1.2 一、二界面胶结中等
在一、二界面胶结中等的情况下，快速地层段，当发射器发出信号，接收器同时收到地层波与套管波的信号，声能的叠加使测量的声幅值增加，不能作为一界面评价的依据。在变密度图上首波信号加强，条带粗且直，但后续波仍能显示出一些地层信息。
3.2 高密度油基钻井液
由于油基钻井液在接箍处未驱替干净，在套管壁上仍有残留，通过RIB测井资料特征显示，最大、最小、平均声幅值之间差异较大，接箍处声幅值有明显增大但低于空套时声幅值，八扇区成果图上接箍处有明显土黄色显示，并规律分布，大小均一。相对应的变密度图上，套管波有较弱显示，地层波清晰。故根据平均声幅值及波形综合评价，油膜的地方一界面胶结好，二界面胶结良好。
3.3 低密度水泥浆
江万哲等[3]数值模拟得到了低、高密度水泥固井时一界面完全胶结和存在缝隙时的理论波形。低密度水泥比高密度水泥套管波幅度大，经计算在环隙宽度2mm时，自由套管/低密度/高密度的套管波幅度比为1/0.793/0.452，说明在相同条件下，在低密度水泥固井时用套管波幅度评价一界面固井质量所使用的相对幅度值要高于高密度水泥。
在实际解释低密度水泥固井质量时会放宽其解释标准，综合考虑声波幅值、变密度波形来评价一、二界面固井质量。
4 结束语
（1）涪陵地区由于钻探地层的变化和施工工艺的改进，复杂情况总是在不断出现和不断变化，影响因素多，解释评价困难，需要深入分析CBL、VDL测井资料信息以及地层的地球物理特性，尽可能研究不同信息的形成机理，力求给出准确合理解释和评价结论。
（2）大多复杂情况采用声幅测井、声波变密度测井等单一的测井手段会给解释带来盲区和多解性，已无法满足固井质量评价的要求。建议采用更为先进的固井质量测井评价方法，如RIB、SBT、CAST-V等新技术，针对不同的复杂情形选择有利的测井方法进行评价。
（3）在进行固井质量评价时，要参考钻井工艺、录井录取的地层资料、裸眼测井资料等多项内容，综合考虑不同状态下固井质量的评价标准，以给出最为合理的评价结果。
参考文献
[1]苏远大.地层声速对固井质量评价的影响及消除方法[J].石油钻探技术，2005，33（4）.
[2]章成广，李维彦.低密度固井质量声波测井评价方法研究[J].石油天然气学报，2005，27（4）.
[3]江万哲，章成广，陈义群.低密度水泥固井对套管波幅度的影响及其校正方法[J].石油天然气学报，2008，30（5）.
作者简介：曹雅茹（1983-），女，汉，湖南安乡，2011年毕业于中国石油大学（华东）资源勘查工程专业，助理工程师，中石化江汉石油工程有限公司测录井公司，现从事测录井测井资料综合解释与评价工作。
